NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT

NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT
I. Nguyên liệu dùng trong sản xuất bia
1. Nước
Nước là nguồn nguyên liệu chính không thể thay thế trong công nghệ sản xuất bia
(nước chiếm 80 - 90% trọng lượng bia thành phẩm), nước có mặt trong suốt quá trình
sản xuất bia. Thành phần hóa học và chất lượng của nước ảnh hưởng trực tiếp đến quá
trình sản xuất bia và đặc biệt ảnh hưởng rất lớn đến đặc điểm, tính chất, chất lượng của
bia thành phẩm. Lượng nước sử dụng trong sản xuất bia rất đáng kể ngoài việc dùng
cho nấu, còn dùng cho các công đoạn khác như làm nguội dịch đường, làm mát máy
lạnh cung cấp cho nồi hơi, vệ sinh thiết bị, rửa chai, nhà xưởng…(Nguyễn Thông Minh
Tuấn, 2002).
Chất lượng của nước được quyết định bởi các chỉ tiêu: độ cứng, pH, hàm lượng
chất rắn và các chỉ tiêu sinh học. Trong các chỉ tiêu này, chỉ tiêu về độ cứng được quan
tâm nhiều nhất vì nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng bia thành phẩm. Độ cứng của nước
được quyết định bởi hàm lượng Ca
++
và Mg
++
, xử lý độ cứng của nước trong sản xuất
bia là phải loại các ion đó ra khỏi nước. Nước được dùng trong sản xuất bia phải là
nước mềm có ít ion Ca
++
và Mg
++
, pH cũng có ý nghĩa quan trọng đối với nước dùng để
sản xuất bia, nước phải có tính kiềm yếu ít ion Na
+
, K
+
, thông thường pH tốt nhất từ 5,8
– 6 (Lâm Thanh Hiền, 2006).

Nước được sử dụng rất nhiều trong công nghệ sản xuất bia: nước dùng ngâm đại
mạch để sản xuất malt, nước dùng nấu bia, nước dùng để rửa nấm men, vệ sinh thiết bị,
nhà xưởng. Yêu cầu quan trọng nhất đối với các loại nước này là phải sạch, không được
chứa nhiều tạp chất hữu cơ và đặc biệt không chứa vi sinh vật, NH
3
và các muối nitrit
(Nguyễn Thị Hiền, 2003).
Bảng 2: Yêu cầu chất lượng nước dùng trong sản xuất bia
Chỉ tiêu Giới hạn
Cảm quan Trong suốt, không màu, không mùi vị lạ
pH 6,5 - 7
Độ cứng (
o
D) 4 - 12 (từ nước mềm đến nước cứng trung
bình)
Muối cacbonat (mg/l) ≤ 50
Muối clorua (mg/l) 70 - 150
Hàm lượng CaSO
4
(mg/l) 130 - 200
Hàm lượng Fe
2+
(mg/l) ≤ 30
Các muối có gốc –NO
3
-
; -NO
2
-
(mg/l) 0

Muối Mg (mg/l) ≤ 100
Khí NH
3
Không có
Vi sinh vật (tế bào/ml) ≤ 100
E.coli, coliform (tế bào/ml) Không có
(Nguồn: theo Nguyễn Thị Hiền, 2003)
1. Malt
Malt là thuật ngữ dùng để chỉ sản phẩm được chế biến từ các loại hạt ngũ cốc
(đại mạch, tiểu mạch, thóc, ngô…) đã nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và được sấy khô
đến độ ẩm nhất định với những điều kiện bắt buộc. Trong đó malt đại mạch là nguyên
liệu chính để sản xuất bia (Hoàng Đình Hòa, 2002).
Tuy nhiên ở Việt Nam chưa trồng được đại mạch, do đó phải nhập malt từ nước
ngoài (chủ yếu từ châu Âu) như Pháp, Đức, Bỉ, Úc, Đan Mạch,… Malt giữ vai trò quyết
định đến chất lượng bia thành phẩm, là nguồn nguyên liệu chính cung cấp các chất hòa
tan cho dịch đường trước khi lên men.
Đại mạch giống gieo trồng có tên Latinh là Hordeum sativum – jessen, thuộc
nhóm thực vật có hạt (Spermophyta), phân nhóm bí tử (Angiospermae), lớp một lá mầm
(monocotyledonae), họ lúa mì (Graminaceae). Đại mạch có giống 2 hàng hay nhiều
hàng nhưng để sản xuất bia chỉ dùng giống đại mạch hai hàng Hordeum distichum
(Hoàng Đình Hòa, 2002)
Hình 6: Cây đại mạch
Hình 7. Malt đại mạch
Các loại malt cơ bản sử dụng trong sản xuất bia: malt pisener, malt vienna, malt
munich. Các loại malt đặc biệt: malt lúa mỳ, malt đậm màu, malt caramen, malt khói,
malt melanoid.
 Thành phần hóa học của malt
Malt là loại bán thành phẩm rất giàu chất dinh dưỡng, chứa khoảng 16 – 18% các
chất có phân tử lượng nhỏ dễ hòa tan, chủ yếu là các đường đơn đơn giản, dextrin bậc
thấp, các acid amin, khoáng, các vitamin, đặc biệt là các hệ enzyme phong phú như

protease, amylase. Các enzyme này sẽ là động lực chủ yếu để phân tách các hợp chất
cao phân tử, protein và glucid trong nội nhũ của hạt thành các sản phẩm có phân tử nhỏ
hòa tan bền vững vào nước tạo thành chất chiết của dung dịch đường.
Bảng 3: Thành phần chính của malt đại mạch khô tính theo % chất khô
Thành phần Hàm lượng (%)
Tinh bột 58
Pentozan hòa tan 1
Cellulose 6
Saccharose 5
Đường khử 4
Protid (đạm tổng N = 6.25) 10
Protid hòa tan 3
Chất béo 2,5
Chất tro 2,5
(Nguồn: theo Lâm Thanh Hiền, 2006)
 Vai trò của malt trong sản xuất bia:
Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh bột) để chuyển hóa
thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn và các chất khác. Các loại enzyme
trong malt gồm có: α - amylase, β - amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập
trung ở phôi mầm và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc trong màng
ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ. Malt chứa đầy đủ enzyme amylase để thủy phân tinh bột.
Nếu sử dụng thế liệu nhiều thì lượng enzyme này cung cấp không đầy đủ và ta buộc
phải bổ sung enzyme từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzyme từ vi sinh vật. Malt cung cấp
khá đủ lượng protein và có chứa hệ enzym protease để thủy phân chúng. Trong giai
đoạn ươm mầm, hệ enzym này được hoạt hóa mạnh mẽ, khi chuyển sang giai đoạn nấu
chúng thủy phân protein tạo thành các phức chất có khả năng giữ CO
2
tốt, tạo vị bia đặc
trưng.
Bảng 4: Chỉ tiêu cơ học và lí học của malt đại mạch

Chỉ tiêu Đặc điểm, hàm lượng
Màu hạt malt Vàng sáng, óng mượt
Mùi Thơm đặc trưng
Vị Ngọt nhẹ
Hình dáng To tròn, đều hạt
Tạp chất (cỏ dại) (%) ≤ 0,1
Hạt gãy (%) ≤ 0,5
Khối lượng hạt (g/1000 hạt) 28 – 38
Hạt có bọt xốp (%) >98
Dạng bán thủy tinh (%) <1
Dạng thủy tinh (%) <1
(Nguồn: theo Bùi Ái, 2003)
Bảng 5: Chỉ tiêu hóa học của malt đại mạch
Chỉ tiêu Yêu cầu
Độ hòa tan tính theo chất khô 76 - 81,7%
Độ ẩm <5%
Thời gian đường hóa <15 phút
Độ màu của nước nha 0,18 - 0,3%
Amylase 280 – 330 WK
Chất đạm toàn phần theo % 11,5%
Chất khô 5 - 8%
pH 5,5 – 6,5
Poliphenol 5 - 8%
(Nguồn: theo Bùi Ái, 2003)
Hình 8: Hoa houblon
3. Hoa houblon
Hoa houblon có tên khoa học là Humulus lupulus, là cây lưu niên cao trung bình
từ 6 – 8 m, có hoa đơn tính biệt chu, thường được sử dụng để tạo vị đắng cho bia kể từ
khoảng 3000 năm trước Công nguyên loại thực vật này chỉ thích hợp với khí hậu ôn đới
nên được trồng nhiều ở Đức, Tiệp, Liên Bang Nga, Pháp, Mỹ,… Hoa houblon có hoa

đực và hoa cái riêng cho từng cây. Trong sản xuất bia chỉ sử dụng hoa cái chưa thụ phấn
(nón hoa), hoa đực không được sử dụng vì nó rất nhỏ, chứa ít lượng phấn hoa (lupulin),
chất đắng cũng rất kém (Hoàng Đình Hòa, 2002).
Bảng 6: Thành phần hóa học của hoa houblon cái chưa thụ phấn
Thành phần Hàm lượng (%)
Ẩm độ hoa khô 10 – 12%
Chất đắng
- α và β acid đắng (humulong – C
21
H
30
O
5
,
lupulong – C
26
H
38
O
4
)
- Nhựa đắng
19% (12 – 21%)
Tanin (C
25
H
24
O
13
) 4% (2,5 – 6%)

Tinh dầu thơm (103 chất) 0,5%
Protein 20% (10 – 21%)
Khoáng 8% (5 – 8%)
Cenlulose 13% (12 – 14%)
Các chất hòa tan không chứa đạm 26 – 28%
(Nguồn: theo Lâm Thanh Hiền, 2006)
 Vai trò của hoa houblon trong sản xuất bia:
Hoa houblon là nguyên liệu cơ bản đứng thứ 2 (sau đại mạch) được sử dụng trong
công nghệ sản xuất bia. Hoa houblon làm cho bia có vị đắng dịu, hương thơm rất đặc
trưng làm tăng khả năng tạo và giữ bền bọt, làm tăng độ bền keo và độ ổn định thành
phần sinh học của sản phẩm. Do những đặc tính cực kì đặc biệt như vậy nên hoa
houblon vẫn giữ một vai trò độc tôn và là nguyên liệu không thể thay thế trong ngành
sản xuất bia. Hoa houblon chứa một số tính chất rất phù hợp cho bia như sau:
• Cung cấp vị đắng để cân bằng vị ngọt của đường mạch nha.
• Tạo ra hương vị từ mùi hoa cho tới mùi cam quít hay mùi thảo mộc.
• Hoa bia có các hiệu ứng kháng sinh giúp cho hoạt động của men bia tốt hơn
trước các loại vi sinh vật không mong muốn.
• Việc sử dụng hoa bia giúp cho việc duy trì thời gian giữ bọt lâu hơn.
 Các dạng hoa houblon được dùng trong sản xuất bia:
Trong công nghệ sản xuất bia người ta có thể sử dụng hoa houblon ở dạng hoa
tươi, hoa khô hay hoa khô nghiền ép thành viên hoặc cao hoa (chiết các chất hòa tan sau
đó cô đặc) (Bùi Ái, 2003). Tùy thuộc vào các nhà máy sản xuất và phương pháp bảo
quản mà lựa chọn chế phẩm của hoa houblon cho phù hợp.
Dạng hoa cánh khô là dạng đã sấy khô có độ ẩm < 13. Dạng hoa houblon hạt,
viên là dạng hoa khô được nghiền mịn, đem ép (α - axit chiếm khoảng 8%). Dạng hoa
cao trích ly là hỗn hợp các chất đắng được chiết tách từ hoa và đem cô đặc lại (α - axit
chiếm hơn 50%).
Ưu điểm khi dùng chế phẩm thay hoa tươi:
− Giảm hao phí chất đắng khi bảo quản.
− Sử dụng được nhiều hơn chất đắng và những hợp chất có lợi khác.

− Bớt được chi phí cho kho bảo quản.
− Tính toán liều lượng chính xác hơn.
− Việc lọc bã hoa đơn giản hơn.
− Giảm được chất gây bất lợi cho bia.
Bảng 7: Đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hoa houblon
Chỉ số Loại 1 Loại 2 Loại 3
Màu hoa Vàng đến vàng óng Vàng lục
Vàng xanh đến
vàng
Màu hạt lupulin Vàng, vàng óng ánh Vàng, vàng sẫm Vàng sẫm
Mùi
Thơm dễ chịu, đặc
trưng
Thơm, không có
mùi tạp chất khác
Hơi nồng
Cánh hoa
To đều, chắc, không
rách
Cánh có thể bị rách
(1,5 cm), có chấm đỏ
cà phê
Rách nhiều, nhiều
chấm đỏ cà phê
% tạp chất (chất khô) ≤ 1,75 ≤ 3 ≤ 9
% hoa bệnh (chất khô) Không < 1 < 5
% chất đắng (chất khô) > 15 > 12 > 10
% ẩm < 13 < 13 < 13
% tro ≤ 10 ≤ 11 ≤ 12
(Nguồn: theo Bùi Ái, 2003)

4. Nấm men bia
Nấm men dùng để lên men các chất vô cơ trong dịch nha. Nấm men là loại vi
sinh vật hô hấp yếm khí tùy tiện nghĩa là trong điều kiện có hay không có oxi chúng
đều có thể sống được.
Nấm men sử dụng để lên men bia thuộc loại đơn bào chủng Saccharomyces. Đã
từ lâu, trong ngành sản xuất bia, các giống nấm men đựơc chia thành 2 nhóm:
* Nhóm nấm men nổi thuộc loại Saccharomyces cerevisiae với các đặc tính:
- Nhiệt độ lên men: 10 – 25
o
C .
- Lên men mạnh, quá trình lên men xảy ra trên bề mặt của môi trường.
- Khi quá trình lên men kết thúc, các tế bào kết chùm, chuỗi, tạo thành lớp dày
trên bề mặt cùng với bọt bia, bia tự trong chậm.
- Sản phẩm là bia đen
* Nhóm nấm men chìm thuộc loại Saccharomyces carlsbergensis với các đặc tính:
- Nhiệt độ lên men: 0 – 10
o
C .
- Khả năng lên men tốt, có khả năng lên men hoàn toàn (vì có thể lên men đường
rafinose hoàn toàn).
- Khi lên men xong, các tế bào kết thành chùm hoặc chuỗi kết lắng xuống đáy
thùng, lên men rất nhanh, nhờ vậy bia tự trong nhanh hơn lên men nổi.
Hiện nay các nhà máy bia trên thế giới sử dụng phổ biến là chủng nấm men chìm
Saccharomyces carlsbergensis được Hasen phân lập năm 1833.
- Ngoài ra chủng nấm men này còn có khả năng tái sử dụng tốt (6 - 8 đời), tỷ lệ tế
bào chết < 10%.
- Sản phẩm là bia vàng.
* Vai trò của nấm men trong sản xuất bia:
Nấm men là nguồn nguyên liệu đặc biệt trong sản xuất bia, là yếu tố quan trọng để
tạo ra chất lượng của bia, giống nấm men tốt làm cho bia tốt hơn, có hương vị đậm đà

và mùi thơm đặc trưng và làm giảm hàm lượng diacetyl. Nó không những quyết định
hiệu suất thu hồi sản phẩm mà còn trực tiếp tham gia vào sự chuyển hóa dịch đường
thành rượu etylic, khí CO
2
. Chúng hấp thu dịch đường và chất dinh dưỡng để phát triển
sinh khối đến một số lượng nhất định và trong môi trường yếm khí nó lại thực hiện vai
trò tạo rượu và hương độc đáo cho bia. Vỏ tế bào có khả năng kết dính lại với nhau và
lắng xuống, quá trình này rất có ý nghĩa trong nấu bia làm cho dịch lên men trong hơn.
Bảng 8: Chỉ tiêu kỹ thuật của nấm men bia.
Chỉ số Tính chất cần đạt
Tỉ lệ tế bào chết <10%
Số lượng tế bào trong 1 ml dịch nha 10 – 20 triệu tế bào